核磁共振在岩土工程方面的应用综述
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摘要
准确地测量岩土体中水分的变化及孔隙的变化对于岩土体的力学性质、施工方法有重要的指导意义,而核磁共振技术在检测岩土体孔隙及水分变化方面,具有快速、无损、分辨率高、精准性高等优点。本文主要介绍了核磁共振的原理,简要说明了核磁共振成像技术,以及核磁共振技术在岩土工程方面的研究现状。
Accurate measurement of moisture and pore changes in the rock and soil mass is of great significance for its mechanical properties and construction methods.However,the nuclear magnetic resonance(NMR) technology has such advantages as rapidness,no damage,high resolution and high accuracy in the detection of pore and moisture changes in rock and soil mass.In this article,the principle of nuclear magnetic resonance(NMR) is mainly introduced,the relaxation time and the nature of relaxation mechanism are summarized,the relationship between relaxation time and the microscopic pore is described,the principle of Magnetic Resonance Imaging(MRI)and its application in geotechnical engineering are briefly illustrated,and the research status of nuclear magnetic resonance(NMR) technology in geotechnical engineering is sketched out.
Accurate measurement of moisture and pore changes in the rock and soil mass is of great significance for its mechanical properties and construction methods.However,the nuclear magnetic resonance(NMR) technology has such advantages as rapidness,no damage,high resolution and high accuracy in the detection of pore and moisture changes in rock and soil mass.In this article,the principle of nuclear magnetic resonance(NMR) is mainly introduced,the relaxation time and the nature of relaxation mechanism are summarized,the relationship between relaxation time and the microscopic pore is described,the principle of Magnetic Resonance Imaging(MRI)and its application in geotechnical engineering are briefly illustrated,and the research status of nuclear magnetic resonance(NMR) technology in geotechnical engineering is sketched out.
引文
[1] 吴畏,李文杰,殷建风.弱膨胀土干湿循环效应的研究[J].工程建设,2018,50(6):16-19.
[2] 张娜,赵方方,王水兵,等.岩石孔隙结构与渗流特征研究综述[J].水利水电技术,2018,49(7):28-36.
[3] 阮榕生.核磁共振技术在食品和生物体系中的应用[M].北京:中国轻工业出版社,2009:1-36.
[4] Bertram H C,straadt I K,Jensen J A,et al.Relationship between water mobility and distributionand sensory attributes in pork slaughtered at an age between 90 and 180 days[J].Meat science,2007,77(2):190-195.
[5] 夏天兰,刘登勇,徐幸莲,等.低场核磁共振技术在肉与肉制品水分测定及其相关品质特性中的应用[J].食品科学,2011,(21):253-256.
[6] 韩敏义,费英,徐幸莲,等.低场NMR研究pH对肌原纤维蛋白热诱导凝胶的影响[J].中国农业科学,2009(6):2098-2104.
[7] 刘颖,曹佳佶,章浩伟,等.低场核磁共振技术快速检测鲜乳水分方法研究[J].食品科学,2014(14):93-96.
[8] 王桂芳,马廷灿,刘买利.核磁共振波谱在分析化学领域应用的新进展[J].化学学报,2012(19):2005-2011.
[9] 胡法龙,周灿灿,李潮流,等.核磁共振测井构建水谱法流体识别技术[J].石油勘探与开发,2016(2):244-252.
[10] 赵杰,姜亦忠,王伟男,等.用核磁共振技术确定岩石孔隙结构的实验研究[J].测井技术,2003,27(3):185-188.
[11] 李爱芬,任晓霞,王桂娟,等.核磁共振研究致密砂岩孔隙结构的方法及应用[J].中国石油大学学报,2015,39(6):92-98.
[12] 周科平,李杰林,许玉娟,等.冻融循环条件下岩石核磁共振特性的试验研究[J].岩石力学与工程学报,2012(4):731-737.
[13] 周科平,张亚民,李杰林,等.冻融花岗岩细观损伤演化的核磁共振[J].中南大学学报,2013(8):3384-3389.
[14] 周科平,胡振襄,高峰,等.基于核磁共振技术的大理岩三轴压缩损伤规律研究[J].岩土力学,2014(11):3317-3122.
[15] 胡振襄,周科平,李杰林,等.卸荷岩体细观损伤演化的核磁共振测试[J].北京科技大学学报,2014,12(36):1567-1574.
[16] 张倩,董艳辉,童少青.砂岩吸水过程与吸水特性的核磁共振实验研究[J].中国科学院大学学报,2017,34(5):610-617.
[17] 田慧会,韦昌富.基于核磁共振技术的土体吸附水含量测试与分析[J].中国科学:技术科学,2014(3):295-305.
[18] 马田田,韦昌富,周家作,等.土体的冻结特征曲线和持水特性[J].岩土工程学报,2015(S1):172-177.
[19] 田慧会,韦昌富,魏厚振.基压实黏质砂土脱湿过程影响机制的核磁共振分析[J].岩土力学,2014,8(35):2129-2136.
[20] 谭龙,韦昌富,田慧会,等.冻土未冻水含量的低场核磁共振试验研究[J].岩土力学,2015,6(36):1566-1572.
[21] 彭耀,李振宇,郑宗槟,等.羌塘盆地冻土层结构核磁共振信号响应研究与实践[J].CT理论与应用研究,2015,1(24):37-46.
[22] 李彰明,曾文秀,高美连.不通荷载水平及速率下超软土水相核磁共振试验研究[J].物理学报,2014,1(63):2014,63(1).
[23] Huihui Tian,Changfu Wei,Houzhen Wei,et al.An NMR-Based Analysis of Soil-Water Characteristics[J].Applied Magnetic Resonance,2014,45(1):49-61.
[24] 李海波,朱巨义,郭和坤.核磁共振T_2谱换算孔隙半径分布方法研究.波谱学杂志,2008(2):273-280.
[25] 李彰明,曾文秀,高美连.不同荷载水平及速率下超软土水相核磁共振试验研究[J].物理学报,2014,1(63):2014,63(1).
[26] 李彰明,曾文秀,高美连.典型荷载条件下淤泥孔径分布特征核磁共振试验研究[J].物理学报,2014,5(63):2014,63(5).
[2] 张娜,赵方方,王水兵,等.岩石孔隙结构与渗流特征研究综述[J].水利水电技术,2018,49(7):28-36.
[3] 阮榕生.核磁共振技术在食品和生物体系中的应用[M].北京:中国轻工业出版社,2009:1-36.
[4] Bertram H C,straadt I K,Jensen J A,et al.Relationship between water mobility and distributionand sensory attributes in pork slaughtered at an age between 90 and 180 days[J].Meat science,2007,77(2):190-195.
[5] 夏天兰,刘登勇,徐幸莲,等.低场核磁共振技术在肉与肉制品水分测定及其相关品质特性中的应用[J].食品科学,2011,(21):253-256.
[6] 韩敏义,费英,徐幸莲,等.低场NMR研究pH对肌原纤维蛋白热诱导凝胶的影响[J].中国农业科学,2009(6):2098-2104.
[7] 刘颖,曹佳佶,章浩伟,等.低场核磁共振技术快速检测鲜乳水分方法研究[J].食品科学,2014(14):93-96.
[8] 王桂芳,马廷灿,刘买利.核磁共振波谱在分析化学领域应用的新进展[J].化学学报,2012(19):2005-2011.
[9] 胡法龙,周灿灿,李潮流,等.核磁共振测井构建水谱法流体识别技术[J].石油勘探与开发,2016(2):244-252.
[10] 赵杰,姜亦忠,王伟男,等.用核磁共振技术确定岩石孔隙结构的实验研究[J].测井技术,2003,27(3):185-188.
[11] 李爱芬,任晓霞,王桂娟,等.核磁共振研究致密砂岩孔隙结构的方法及应用[J].中国石油大学学报,2015,39(6):92-98.
[12] 周科平,李杰林,许玉娟,等.冻融循环条件下岩石核磁共振特性的试验研究[J].岩石力学与工程学报,2012(4):731-737.
[13] 周科平,张亚民,李杰林,等.冻融花岗岩细观损伤演化的核磁共振[J].中南大学学报,2013(8):3384-3389.
[14] 周科平,胡振襄,高峰,等.基于核磁共振技术的大理岩三轴压缩损伤规律研究[J].岩土力学,2014(11):3317-3122.
[15] 胡振襄,周科平,李杰林,等.卸荷岩体细观损伤演化的核磁共振测试[J].北京科技大学学报,2014,12(36):1567-1574.
[16] 张倩,董艳辉,童少青.砂岩吸水过程与吸水特性的核磁共振实验研究[J].中国科学院大学学报,2017,34(5):610-617.
[17] 田慧会,韦昌富.基于核磁共振技术的土体吸附水含量测试与分析[J].中国科学:技术科学,2014(3):295-305.
[18] 马田田,韦昌富,周家作,等.土体的冻结特征曲线和持水特性[J].岩土工程学报,2015(S1):172-177.
[19] 田慧会,韦昌富,魏厚振.基压实黏质砂土脱湿过程影响机制的核磁共振分析[J].岩土力学,2014,8(35):2129-2136.
[20] 谭龙,韦昌富,田慧会,等.冻土未冻水含量的低场核磁共振试验研究[J].岩土力学,2015,6(36):1566-1572.
[21] 彭耀,李振宇,郑宗槟,等.羌塘盆地冻土层结构核磁共振信号响应研究与实践[J].CT理论与应用研究,2015,1(24):37-46.
[22] 李彰明,曾文秀,高美连.不通荷载水平及速率下超软土水相核磁共振试验研究[J].物理学报,2014,1(63):2014,63(1).
[23] Huihui Tian,Changfu Wei,Houzhen Wei,et al.An NMR-Based Analysis of Soil-Water Characteristics[J].Applied Magnetic Resonance,2014,45(1):49-61.
[24] 李海波,朱巨义,郭和坤.核磁共振T_2谱换算孔隙半径分布方法研究.波谱学杂志,2008(2):273-280.
[25] 李彰明,曾文秀,高美连.不同荷载水平及速率下超软土水相核磁共振试验研究[J].物理学报,2014,1(63):2014,63(1).
[26] 李彰明,曾文秀,高美连.典型荷载条件下淤泥孔径分布特征核磁共振试验研究[J].物理学报,2014,5(63):2014,63(5).